DE2005592A1

DE2005592A1 - Absperrorgan mit Druckausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE2005592A1
Application number: DE19702005592
Authority: DE
Inventors: Bertram J Pittsburgh; Tartaglla Ralph W. Bethel Park; Eminger Harry Valencia; Pa. Millevllle (V.St.A.)
Original assignee: Rockwell Manufacturing Co
Current assignee: Rockwell Manufacturing Co
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1970-08-27
Also published as: JPS4836208B1; CA940006A; NL162190B; NL162190C; GB1296343A; NL7001992A; US3601157A; FR2035485A5

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden · Rheinstraße 121 ■ Postfach 670 · Telefon 30 34 59 Postscheck Frankfurt/Main IiIO 08 · Bank Deutsche Bank 3 956 372

Wiesbaden, den 4. Februar 1970 S/K R 162

ROCKWELL MAHTJI¹AGTURING GOMPAHY

eine Körperschaft des Staates Pennsylvanien

mit Sitz in

400 ilorth Lexington Avenue Pittsburgh, Pennsylvanien / USA

Absperrorgan mit Druclrausgleicheinrichtung

Priorität; Vereinigte Staaten von Amerika

vom 17. Februar 1969, USA-Patentanmeldung 799 692

Die Erfindung bezieht sich auf Absperrorgane, insbesondere Absperrventile mit Druckausgleichseinrichtung, die insbesondere für Arbeitsbedingungen unter hoher Temperatur und Druck gedacht sind und einen gegen Druckabfall dichten Verschluss bilden, wenn sie vollständig geschlossen sind und den Druckausgleich auf den gegenüberliegenden Enden des Absperrelementes ermöglichen, um das Öffnen des Absperrorgans mit einem Minimum an Betätigungskraft zu erleichtern.

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" ' ORIGINAL INSPECTED

. Die herkömmlichen, unter solchen Betriebsbedingungen eingesetzten Ventile sind oft aufgrund sehr rascher Aerosion und Beschädigung ihrer Dichtungsflächen und kritischen Komponente des Absperrorgans mit Fehlern und FeHfunktionieren behaftet. Diese bisherigen Mängel sind zum grossen Teil auf die Hotwendigkeit zurückzuführen, verhältnismässig massive Elemente zu benutzen, um den sicheren Betrieb unter den Betriebsbedingungen zu gewährleisten, wie sie von diesen Absperrorganen aufgenommen v/erden müs sen.

Es sind auch schon Versuche unternommen worden, Ventile dieser Art mit Druckausgleichseinrichtungen zu versehen und die Probleme zu lösen, die sich auf die hohen Druckdifferenzen beim Öff-. nen und Schliessen solcher Ventile beziehen. Diese Versuche, beispielsweise die Schaffung einer Ventilentlastung durch Vorhubkegel im.Ventilteller (vergl. lueger "Grundlagen des Maschinenbaus" Band 1, 1960 Seite 602) sind erfolgreich gewesen, aber immer wieder auf beträchtliche Betriebsprobleme für^ solche Ventile gestossen.

Demgegenüber liegt der Erfindung in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan mit Druekausgleichseinriohtung zu schaffen, das eine neuartige "Bypass"-Anordnung zum Einführen

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desge.wünseilten Druckes auf eine\ Betätigungseinrichtung zu schaffen* um das. sofortige und wirksame Öffnen und Schliessen des Abs-perrorganes zu erleichtern* " ' '. "

Ferner soll durch die Erfindung eine Vielzahl von Durchlässen

-Li.

geschaffen werden, um mit einer neuartigen "Bypass"-Ventilanordnung zusammenzuwirken₉ sodass dex Druck einer gewünschten Höhe an gewählten Stellen des Absperrorgans erzeugt und aufrecht erhalten wird,, um die richtige Arbeitsweise äes Absperrorgans zu unterstützen. ■ . V

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines .neuartigen Absperrorgans mit Druckausgleichseinrichtung, das hohen oberstromseitigen Druck benutzt, um das Absperrelement des Absperrorgans in vollständig geschlossener Stellung zu halten, und bei dem^ vor dem Öffnen des Absperrorgans die Drucke auf den gegenüberliegenden Enden des Absperrelementes ausgeglichen .werden, um ein schnelles Öffnen des Absperrorgans zu ermöglichen. ".;■'-■ '_;..

Als weitere Aufgabe, der Erfindung soll ein neuartiges Absperrorgan mit.Druckausgleich geschaffen werden, das ein Hauptabsperrelenient und ein Hilfsabsperrelement enthält, die eine gemeinsame tragene Anordnung aufweisen, die durch das Ililfsabsperrelernent

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gesteuert wird, wobei das Hauptabsperrelement durch den oberstromseitigen Druck vollständig geschlossen gehalten wird, wenn das Hilfsabsperrelement geschlossen ist, während das Hilfsabsperrelement nach seinem Öffnen einen Druckausgleich an den gegenüberliegenden Seiten des Hauptsbsperrelementes hervorruft, indem es einfach gewisse Durchlässe blockiert und andere Durchlässe öffnet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen Absperrorgans mit Druckausgleichseinrichtung, bei dem das Erfordernis an Betätigungskraft weitaus vermindert ist, sodass eine kleinere Betätitungseinrichtung zusammen mit diesem Absperrorgang benutzt v/erden kann und kleinere Energiespeieher für fehlerfreie Arbeitsweise.

Ein weiterer Zweck der ErfLndTung besteht in der Schaffung eines Absperrorgans mit Druckausgleich, das sich durch einfachen Aufbau, verminderte Anforderung an Betätigungskraft und weitaus verhindertem Verschleiss an den kritischen 'feilen auszeichnet, wodurch längere lebensdauer und grössere Betriebssicherheit erzielt werden.

Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass eine auf Druck ansprechende Einrichtung mit dem Hauptabsperrelement des Absperrorgans verbunden ist und Kanäle vor-

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gesehen, und vom Hauptahsperrelement und Hilfsabsperrelement derart gesteuert sind, dass sie den oberstromseitigen Iieitungsdruck "bei geschlossenem Absperrorgan: in ächliessendem Sinn des Hauptabsperrelementes auf die auf Drück ansprechende Einrichtung Leiten und in Vorhubsteilung des Hilfsahsperrelementes abgesperrt sind und dass ein Durchgang dem Hilfsabsperrelement zugeordnet ist, der diezu. der auf Druck ansprechenden Einrichtung führenden Käniälen in Yarhubs, ie llung des Hilfsabsperrelementes mit der Unterstromseite des Hauptabsperrelementes verbindet und wobei . die auf Druck'ansprechende Einrichtung zur Schaffung eines vollständigen Druckausgleiches für.die Öffnungsbewegung auf das Hauptabsperrelement abgestimmt ist. _;

In bevorssugter Ausführungsform der Erfindung ist das Absperrorgan in Art eines Ventils ausgebildet, in dessen Q-ehäuse ein Einlass und. ein Auslass und eine dazwisehen liegende, das Hauptabsperrelement aufnehmende Kammer gebildet sind, wobei diese Kammer teilweise durch/eine dufch einen Deckel verschlossene Bdrung im Ventilgehäuse; gebildet ist. Bei- einem solchen Absperrorgan in Art eines Ventila wären dann 4i^-folgenden wesentlichen Herkmale vorzusehenei"■"·".'.. ./■".-"-. . " ; ^; ''-.

a) dass das Hauptabgperreleraent Übet» einen hohlen Sohaft mit einem in der Bohrung laufenden und mit dieser zusammen die auf Druck ansprechende Einrichtung bildenden Kolben fest verbunden ist,

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. b) dasa das Hauptabsperrelement eine stirnseitige, mit aera hohlen Schaft ausgerichtete Öffnung aufweist, mit der das Hilfsabsperrelement zusammenwirkt,

c) dass die gemeinsame Betätigungsstange für das Hauptabsperrelement und das Hilfsabsperrelement unter Bildung eines Kanals mit ringförmigen Querschnitt durch eine mittige Öffnung im Kolben und durch den hohlen ScteCt geführt ist und am Ende das

P. mit einem am hohlen Schaft gebildeten Anschlag als Vorhubkupplung zusammenwirkende Hilfsabsperrelement trägt;

d) dass der zwischen dem hohlen Schaft und der Betätigungsstange gebildete Kanal mittels am Hilfsatsperrelement angeordneter Steuerelemente bei geschlossenem Ventil über mindestens einen Kanal an die Oberstromseite des Hauptabsperrelementes und

in Vorhubsteilung des Hilfsabaperreleraentes über die Öffnung ■■·';. im Hauptabsperrelement an dessen Unterstromseite angeschlossen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich, aus " der folgenden Beaohreibung zweier Auaführungabeispiele und aus den angefügten Patentansprüchen, Es zeigen:

Figur 1: einen Teilschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung längs der linie 1-1 der Figur 2j

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. ORlGiNALlNSPECTED

.-■-.■'-■■ ' ■ "- 7 - .Figur 2; einen Schnitt längs der Iiiiiie 2-2 der Figur 1.;

Figur 3; einen vergröss. erteil Schnitt des Hilfsahsperrelementes und der yorhublmpplung zwischen der Betätigungsstange und dem Hauptabsperrelement des Ventils nach Figur 1;

Figur. 4: einen Schnitt längs der Ijinie 4-4 der Figur 3» der die

KansLe wiedergibt, durch die das oberstromseitige Druck-'"...'" ; . das - -

Tilittel auf die Oberseite des/ilauptventil betätigenden

• EoIbens führt, wenn das'Yentil in vollständig; geschlossener Stellung ist;

]?igur 5: einen Schnitt längs der Iiinie 5-5 der Pigur 3> der. die schräg verlaufenden Kanäle im Hilfsabsperrelement wiedergibt, die die Oberseite des das Hauptabsperrelement betätigenden Kolbens mit der Unterdruclcseite des *. -,aptabsperrelementes verbinden, wenn sich das Hilfsabsperrelement in Vorhubsteilung befindet; .■..■--,...'."

Figur 6ί einen Schnitt eines abgewandelten Hilfsäbsperrelementes und einer Vorhubverhindung, wie sie ebenfalls in einem ■- ■ . - Ventil mit Oruckausgleichseinrichtung nach Figur 1

• ." benutabar sindj .

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Figur 7: einen Schnitt längs der Linie 7-7 der Figur 6, der die radialen Kanäle wiedergibt, die die Oberstromseite des Ventils mit der Oberseite des Betätigungskolbens für das Hauptabsperrelement verbindet, wenn das Hauptabsperrelement und das Hilfsabsperrelement in vollständiger Schliesstellung sind und

Figur 8: einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Figur 6, der die Ablasskanäle wiedergibt, die wirksam werden, wenn sich das Hilfsabsperrelement in Vorhubsteilung befindet, um die Drucke an den gegenüberliegenden Seiten des Hauptabsperrelementes auszugleichen«

G-emäss Sigur 1 hat der Ventilkörper 10 ein Paar von Strömungsdurchlässen 12 und H, die mit einem Winkel von annähernd 45° durch den unteren Teil 17 einer eylindrisehen VentüJ.kammer 16 geschnitten werden, wobei der obere Teil 1'.'3 der Kammer durch °ine zylindrische Bohrung 20 begrenzt und durch eine Deckelplatte 19 abgeschlossen ist.

Innerhalb der Kammer 16 befindet sich ein Hauptabsperrelement mit einem zylindrischen Ventilteller 22 mit einer Habe 23, dio mit dem unteren Ende eines aufrocht angeordneten, rohrförmigen Schaftes 24 verschraubt und durch eine Befestigungsschraube 25a

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gegen Verdrehen gesichert ist. Der Schaft-24 ist hei 26 mit* einer kreisförmigen Kolbenplatte 28 verschweisst, die inneraalt der Bohrung 20 gleitet. D'ie Kolbenplatt 28 hat ringförmige Umfangsnuten 29, die Dichtungsringe 30 aufnehmen, die wiederum in Berührung mit der Wand der Bohrung 20 stehen, um ein Paar von Ringdichtungen- zwischen dem Venti!körper 10 und demKölben-28 zu bilden» '-■:■■■-■ ."■ · .". :

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ist der Yentilteller 22 in Abstand vom Ventilkörper 10 gehalten, und bei· der vertikalen Bewegung innerhalb -des unteren. Kammerteiles 17 durch drei in gleichem Wi n.ke lab stand, angeordneten, gegen Korrosion und Verschliess wiederstandsfähigen, mit Ste.llite belegte feilerführungen 31 geführt, die in.geeigneter Weise im Ventilkörper angebracht sind* '..-'. '■■'_.' .. ■■;■ . -..;-■

Der Ventilteller 22 .hat eine im wesentlichen kugelflächenförmig ausgebildete Bodenfläche 32 miteinem einstückig angebrachten ringförmigen Sitz 33 aus Stellite oder ähnlichem: Hartmetall, der so ausgebildet ist, dass er mit einem ähnliehen ringförmigen Stellite-Sita 34 zusämaenwirkt, der fest am Ventilkörper 10 an der Schnittstelle des Auslasses 14 und des unteren zylindrisch geformten Teiles 36 des Kammerteiles 1? angeordnet ist. Der äußere Umfang des Tellers, 22-wird innerhalb des Seiles 36 aufgenOmmen, wenn sich der: Ventjjlteller in seiner in.ffigur 1 darge-

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stellten vollständig geschlossenen Lage "befindet.

Der Ventilteller 22 hat eine ununterbrochene Umfangsnut 37, die sich ringsum erstreckt, um dem äusseren Umfangsteil des Tellers in der Nähe des ringförmigen Sitzes 33 eine örtliche Begrenzte Flexibilität zu geben und so zu gestatten, dass sich dieser Sitz einer geringfügigen Verformung in dem im Ventillcörper vorgesehenen Sitz 34 anpasst und so die Bildung einer gegen Druckabfall .dichten Abdichtung schafft.

Der Ventilteller 22 enthält auch eine mittige nach unten gerichtete Öffnung 38, die im wesentlichen runden Querschnitt aufweist und mit einer mittleren Hilfskammer 40 am Grund der Nabe 23 in Verbindung steht. Ein Hilfsabsperrelement 42 ist in diese Kammer 40 aufgenommen und auf das untere Ende einer Betätigungsstange 43 geschraubt, die sich nach oben durch den Schaft 24 in Abstand mit diesem erstreckt, um einen Kanal 43a mit ringförmigem J^uerschnitt zu bilden, der die Kammern 18 und 40 verbindet. Die Betätigungsstange 43 erstreckt sich nach aussen durch den Deckel· 19 und wird durch eine herkömmliche pneumatische Betätigungseinrichtung gesteuert.

G-emäs3 Figur 3 hat das Hilfsabsperrelement <U1 eine obere im wesentlichen kugelflächenfömrige Oberfläche 4-a_t und eine untere

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kegelstuinpfförmige Sitzfläche 44 mit einem fest angebrachten" Sitz 46 aus Stellite, Dieser Sitz 46-sitzt- in dem in Pigur 3 gezeigten:geschlossenen Zustand des Hilfsabsperrelementes auf einem Stellite—Sitz 48 an der oberen Iregelstumpfförmigen Mündung der Öffnung 38, um eine ringförmige Abdichtung zwischen der Öffnung 38 und· der Kammer 40 zu bilden., Bas Hilfsabsperreleraent 42 hat eine mit- Innengewinde versehene kreisförmige Ausnehmung 49, die auf dem reduzierten,, mit Aussengewinde versehenen Ende 50 der Betätigungsstange 43 aufgeschraubt und durch eine Sicherungsschraube 42 gegen Terdrehen gesichert ist. Der obere Teil des Hilfsabsperrelementes 42 hat eine vergrösserte Ausnehmung 54 mit einem kegelstumpf förmigen.- Boden 56, der die obere Kante der mit Innengewinde versehenen Ausnehmung 49 schneidet und in zusammengebautem Zustand flach-auf der abgeschrägten Stirnfläche· 53 der Betätigungsstange,43 liegt, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Eine Hehrzahl von KaiäLen 60 mit kreisförmigem Querschnitt erstrecken sich von dem Ausnehmuiigeboden 56 durch das Hilfsaljsperreleraent 42 und münden etwa rechtwinkelig in der unteren konischen Pläche 44, um den Kanal 43a und die Ausnehmung 54 mit der Kammer 40 zu verbinden, wenn sich, das -Hilfsabsperrelement 42 in seiner angehobenen offenen Stellung befindet. Während im Beispiel der iigur 5 zwölf Kanäle 60 gezeigt sind, kann die tatsächliche Anzahl variiert werden, aber sie muss ausreichend sein, um einen schnellen Druckablass von dem Kammerteil 18 zum Auslaan 14 zu gevriüirleisten, wenn das Hilfsabsperreleip.ent 42

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vollständig geöffnet ist, um die über das Hauptabsperrelement 21 herrschenden Drucke auszugleichen.

Der rohrförmige Schaft 24 hat eine Hehrzahl von radialen Kanälen 62 mit kreisförmigem Querschnitt, die durch die vertikalen Kanäle 64 geschnitten werden, die wiederum mit ihren unteren Enden mit der Kammer 40 in Verbindung stehen. Wenn in Figur 4 acht solcher Kanäle 62, 64 gezeigt sind, kann ihre tatsächliche An-

»zahl variiert werden, aber sie muss ausreichend grosse sein, um

über den Kanal 43 a in den oberen Kammerteil 10 zu wirken und

Ka minerden Druck in dem oberen /Beil 18 aufrechtzuerhalten, wenn das Ventil von einer geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung betätigt v/erden soll, und zwar muss dieser Druck sehr viel schneller aufgebaut werden, als wenn die benutzte Einrichtung das Lecken von Druckmittel hinter den Kolben 28 wäre. Die Kanäle 62 bilden eine Einrichtung zum Verbinden der oberen Kammer 18 mit dem Einlass 12, wenn das Ventil von einer geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung betätigt werden soll. Unter dieser ^ Bedingung ist der auf den Ventilteller 12 v/irkende Druck während der Schließbewegung im wesentlichen ausgeglichen, und die .Bewegung der Betätigungsstange 43 in Schliessrichtung,(nach unten in der Darstellung der Figur 1) gestattet es, dass die Kannner über die Kanäle 43a und 62 mit dein Einlann 1:i verbunden und dor Druck auf die Kolbenplatte 28 ausgeglichen wird.

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Die untere Stirnfläche 66 des Schaftes 24 ist kugelförmig in Übereinstimmung mit der oberen Fläche 42a des Hilfsabsperrelementes 42. Wenn das"Ventil, wie in Figur 1 gezeigt, geschlossen ist, liegt die Oberfläche 42a desHilfsabsperrelementes 42 in

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Abstand von. der Stirnflachendes Schaftes 24, um eine Vorhubverbindung für das Hilfsabsperrelement 42. zwischen .der Betatigungsstange 43 WRÜ dem rohrförmigen Schaft 24 des Hauptabsperrelementes 21 zu bilden. .

Bei erster Aufwärtsbewegüng der Betätigungsstange 43 und des Hilfsabsperrelementes 42 zum Betätigen des Ventils aus"der geschlossenen Stellung in geöffnete Stellung berührt die Oberfläche 42a des Hilfsabsperrelementes 42 die dazu passende Oberfläche 66 und blockiert die Kanäle 64/sodass das-strömende Medium an der Oberstrornseite; gehindert wird, durch den Bypass §2,64 zu fliessenc Dies ruft einen maximalen Ausgleich über das Ventil hervor, weil dann das in der Kammer 18 befindliche fliessfähige Medium mit dem Auslass 14 über die Kanäle 43a und. 60 verbunden wird, während die Kanäle 64 blockiert sind.

Wie in Figur ΐ gezeigt, erstreckt sich die Betätigungsstange 43. nach oben durch äine mittlere öffnung 68 im Deckel 19, der abnehmbar auf dem YentilkÖrperteil 20 milfcelö Bolzen 72 und einem eingelegten Dichtungsring 73 angebracht ist. Ein Bodenkragen 74

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ist bei 76 an den Deckel 19 angeschweisst und hat einen inneren Stellite-Sitzring 78, der von der Stange 43 berührt wird. Der Kragen dient als unteres Halteelement für geeignete Packungsringe 80, die mittels eines oberen einstellbaren mittels Schrauben

84 mit dem Deckel 19 befestigten Halteringes 82 um die Betätigungsstange 43 gepresst werden. Zwischen den oberen und unteren Packungsringen 80 ist ein metallischer Abstandshalter 86 angeordnet, um welchem Schmiermittel mit Hilfe einer Schmiereinrich-. ™ tung mit hohem. Druck gepresst wird, um die Wirkung der Paokungsringe 80 zum sicheren dichten Abschliessen,um die Betätigungsstange 43 zu unterstützen.

Die Betätigungseinrichtung für die Ventil-Betätigungsstange 43 kann von irgendeiner herkömmlichen Art sein. Typisch hierfür ist beispielsweise eine 'fern bedienbare pneumatische mit Membran betätigte Einrichtung. Die Betätigungseinrichtung 90 weist im dargestellten Beispiel obere und untere G-ehäuseteile 92, 94 auf, die eine flexible Membran 96 mit mittlerer Verstärkungsplatte 98 am Umfang einklemmen. Eine Betätigerstange 100 erstreckt sich durch die Membran 96 und die Verstärkungsplatte 98 und.ein Paar von Abstandhalter 102, 104 und ist mittels einer Mutter 106 an diesen Teilen befestigt. Die Betätigungseinrichtung ist

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iBii: einem ringförmigen fitting. IGS versehen^ 9er mittels geeigneter Schraubenbolzen' ί 10 auf den Deekel 70 geschraubt ist; Austauschbare Auslass- und Druefcleitungsverbindungen ί12 und 114 sind für die-Betätigung der Membran in der einen und anderen Bichtuiig vorgesehen.. Eine Feder 116 ist zwischen einem feststellenden Kragen 118 und einem Kragen 120 auf der Betätigerstange IQO mit Vorspannung eingesetztΐ um das Yentil in die gescTalossene Stellung zu drücken.- . ;

■-Im Betrieb, wenn das Hauptabsperrelement 21 sich in geschlossener Stellung gemass !Figur 1 und 3 befindet, bei der der Ventilteller 22 auf dem Sitz 34 ruht, tritt; fliessfähiges Medium unter dem: hohen oberstromseitigen Druck vom Einlass 12 in §ιθ den Kammer teil 17 durch die Kanäle 62, 64 und in die Hilfskammer 40. Da das Tlilisabsperrelement 42, wie dargestellt, aufgeschlossen ist, baut sich der leitungsä-ruek nach oben durch den ringförmigen Kanal 43a in dem oberen Eannnerteil 18 auf und'übt eine nach unten gerichtete Schliesskraft über die obere Fläche der Kolbenplatte 28 aus, Um den Ventilteller 22 in -sicherer Abdichtung mit dem Sitz 54 des Ventilkörpers zu halten. "..'■.

Wenn es erwünscht ist, den Ventilteller 22 zu öffnen, wird die Membran-f- 96 betätigt, -um die Ventilbetätigungsstange 43 nach oben zu "bewegen. Dies veranlasst eine anfängliche Auf wärt sbe\fegung des Ililfsabsperrelementes 42 relativ zum Ventilteller 22

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und öffnet die mittige Öffnung 38, um das unter hohem Druck stehende fliessfähige Medium von der Kararier 18 nach unten durch den ringförmigen Kanal 43a in die Hilfskamraer 40 und von dort durch die Öffnung 38 in den Auslass 14 abzulassen. II-chdem die Betätigungsstange 43 um ein ausreichendes Hass angehoben worden ist, berührt die obere Fläche 42a des Hilfsabsperrelementes 42 die passende Stirnfläche 66 des Schaftes 24, um die Kanäle 64 zu blockieren und somit den oberstromseitigen Druck von der Kammer 40 abzuhalten. Der Druckablass von der Oberseite des Kolbens 28 setzt sich durch den ringförmigen Kanal 43a, die Ausnehmung 54, die Ventilöffnungen 60, die Hilfekammer 40 und die mittige Öffnung 33 fcrt, um den Druck auf der oberen Seite den-Kolbens 2 V nit dem unterstromaeitigon Druck auf der unteren Oberfläche 32 des Ventiltellers 12. auszugleichen. Da das Hilfsab-

in
sperrelement 4- /"ester Anlage mit den Ventilteller '.'" liegt, liebt die weitere Aufwärtsbewegung der Betätigungsstange A3 den Ventilteller 22 von ceinem Sitz ab. Da die wirksame Flüche an de^·· Oberseite der Kolbenplatte 28 und der unteren Fläche 32 des Ventiltellers iu wesentlichen gleich sind, herrscht am Ventilteller 22 jetzt Druckausgleich, sodass sich dieser leicht ohne utJermässige Betätigungsbelastung an der Betätigungsstange öffnen lässt.

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In den Figuren .6, 7 und 8 ist eine abgewandelte Ausbildung des ' Hilfsäbsperrelementes dargestellt. In dieser Ausführungsform weist- der Ventilteller 122- eine .'mit Innengewinde versehene Habe 123 auf, in die das untere mit Gewinde versebene Ende ί 28 des hohlen Schaftas' 1 24 eingeschraubt und gegen "Verdrehen durch eine Schraube 152 gesichert ist. Das untere Ende des rohrförmigen Schaftes 124 enthält eine nach oben stehende zylindrische Habe 126", avLr die einstiickig mit dem Ende 128 ist und in einem sich . einwärts erstreckenden; Ringflansch ' 130 endet, der. die "Betätigungs stange 14-3'"vollständig.,- aber mit Abstand umgibt, wodurch die Habe 126 und das Ende 128 des Schaftes 124.eine Hilfskammer 131 bil.den. Die'Innennabe .126 weist eine Mehrzahl vertikaler Schlitze 132 auf, die einen"ringförmigen Kanal 134 zwischen dem rohrförmigen Schaft 124 und der Innennabe 126' mit der Hilfskammer 131 vei&nden, innerhalb deren das untere Ende der Betätigungsstange 143 und das Hilfsabsperrelement I40 angeordnet sind. . Eine Mehrzahl von rohrförmigen leitungen 141> vorzugsweise im wesentlichen mitelliptischem Querschnitt, erstrecken sich zwischen dem rohrförmigen Schaft 124 und der Innennabe.126, und verbinden den den Schaft 124 umgebenden Teil der Kammer': 17 mit' der Hilfskammer 131. ' - ■

Das Hilfsabsperrelement 142 weist einen unteren kegelstumpfi'Örmigen Teil 144 auf, der mit einem ringförmigen, fest ange^· brachten Stellite-Sitzteil 146 und einem oberen zylindrischen

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Teil 147 versehen ist. Dieser obere zylindrische Teil 147 weist einen Stift 150 mit rundem Querschnitt auf, der in darj untere -:i-^:. einer Ausnehmung 151 versehene Ende der Betätigungsstange 1-'-3 greift. Ein Stift 154 erstreckt sich dicht durch eine ausgerichtete Stiftbohrimg 136 und die öffnung 158 in der Betätigungsstange 143»um das Hilxsabsperrelement 142 dort zu "befestigen. Ein zylindrischer Kragen 160 ist auf den reduzierten Stangenteil . gesetzt und bewegt sich innerhalb der Innennabe 126 um die Lei-

tungen 141 zu öffnen und zu schliessen, wie dies im folgenden erläutert wird.

Bei geschlossenem Hilfsabsperrelerient 142, wenn der Sitz 146 auf dem passenden, kegelstumpfförmigen Stellite-Sits 140 in der IIUndung der Öffnung 133, wie in ]?igur 6 gezeigt, ruht, wird der Ventilteller 122 in der in Figur 1 gezeigten vollständig geschlossenen Stellung durch dor: Druck des oberstromseitigen Ilediiras gehalten, das durch die Kanäle 141 in die Kamer 131 und von dort durch die Schlitze 13·- nach oben in den Kanal 134 tritt und ν cn dort durch den Kar.nl 1-¹3 a ringförmigen Querschnitts in den Ka::- merteil 1P. Dadurcli \iivä der oberntrows^eitire Leitimgsdruok auch in dem Kammertoil 18 aufgebaut und übt eine ochliesskraft auf die obere i¹ lach π des Kolbens :.'8 aus, um den Von til teller in vollständig p;onohlonsener Stellung zu halten. Der Kolben .¹O int Btarr mit dei.i Schaft 1;!4 und die Anbringung.^- und Betätigungseinrichtungen für die Betätigungsstange 143 sind die gleichen,

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wie fur die Betatigungs^taiiigei 43^; ffl&öTai den "Pigpen ΐ Ms 5*

ilen Tfeütilteller 122 2& -^fifiieily wird zunachsii die Betatigungs--stange 145 durch die-Betätigungseinrichtung iiacti O"beä "bewegt\' vm das Hllxsabsperrelememt 142-voll· seiiiera Sits abztitaelsen und den Druck von dein Eanraerteil 18 diiroll die KanEe ringförmigen Quei?-- sonnitts 1.45 a, 154,und die Senlitse 152_r die Hilfstestiraer 151 und eile Öffnung 153 in den Auslass" "ΐ4 abzulassen.ä ¥enn. der Kragen 160 sicli-fest gegan den Plansoll 150 Ι^τϊ? i-^r-t er so eingestellt, dass er die-Leitungen 141 verscliliesst, uia das Hacliströraen von fliessfäliigem KediuTü aus der" Leitung in die KariOer 151 au uniier-■b"i;?deii und das Ausströmen lcann si3li fortsetsen, sodass der Druckausgleich iiber die obere Seite den Kolbens 28 und die untere Seite des.'fellers 122 schnell eintritt, sodass der Ventilteller leicht durch fortgesetztes. Anheben-der Betätigungsstange 145 betätigbar wird-, .■■-.... ·

Aus beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5 bis 5 und den figuren 6 bis 8 ist ersichtlich, dass die .kritischen Ventxlteile, d.h. der Hauptventilteller und das Hilfsabsperrelement, die den schwersten Betriebsbedingungen untervrorfen werden, leicht von den sie tragenden Teilen, d.h.* der Betätigerstiinge und dem Schaft abnehmbar sind. Wenn daher diese 'i'eile nacli einer gewissen 13enutzunr;s"Qit raehr oder weniger versind, könneri sie leicht 'η~^Λ.δ. schnell ersetst '/erden,

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ohne das gesamte Yenti^ustauschen zu missen.

Zusätzlich wird eine neuartige einfache Vorhubverbindung zwischen der Betätigerstange und dem Ventilteller "benutzt, die es gestattet, dass das unter hohem Leitungsdruck stehende fliess~ fähige Medium "benutzt werden kann, um das Ventil geschlossen zu halten, Trotzdem wird ein schneller Druckausgleich übe?; das Ventil ermöglicht, unmittelbar "bevor der Ventilteller durch die

^w Betätigungsstange "betätigt wird. Dies hat eine sehr hohe Betriebssicherheit und Betriebszuverlässigkeit zum Ergebnis. Es wird dabei unter ausserordsntlich schwierigen Betriebsbedingungen eine gegen Druckabfall sichere Abdichtung geschaffen, ohne jedoch die Benutzung übermässig hoher Belastung an der Betätigungsstange zum Öffnen oder Schliessen des Ventils zu benötigen.

Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale des Antneldungsgegenstandes können für

|, pich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher

Bedeutung für die Erfindung sein.

Patentansprüche ζ

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Claims

Pa te η ta η s ρ r ü c he

Absperrorgan für Rohrleitungen, die unter Druck stehendes fliessfahiges Medium führen,' mit einem .Gehäuse mit Durchlass für das Medium und ringförmigem Sitz, mit einem sich zum Schliessen auf diesen Sitz setzenden Hauptabsperrelement und mit einer Druckausgleichseinrichtung, für die eine Öffnung"und ein diese Öffnung in .geschlossenem Zustand des Absperrorgans schliessendes Hilfsabsperrelement im Haüptabsperrelement angebracht sind, wobei eine gemeinsame Betätigüngsspindel oder -stange und Betätigungseinrichtung für das Hauptabsperrelerntet und das Hilfsabsperrelement vorgesehen sind und das Hauptabsperrelement und das Hilfsabsperrelement über eine Yorhubkupplung derart miteinander verbunden sind, dass bei der anfänglichen Öffnungsbewegung der Betatigungsspindel das Hilfsab- _: Sperrelement relativ zum Hauptabsperteleiiientzum "Freigeben dessen öffnung und ansohliessend in feste Kupplung mit dem Hauptabsperrelement bewegt wird, dadurch gekennzeichnet_r dass eine auf Druck ansprechende Einrichtung (18,28) mit dem Hauptabsperrelement (21,122) verbunden ist und Kanäle (62,43ei) vorgesehen und vom Haüptabsperrelement (21,122) und Hilfsabsperrelement (4-2,140) derart gesteuert sind, dass sie den oberstroraseitigen Leiturigsdruck bei geschlosoenem Absperrorgan im

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schliessenden Sinn des Hauptabsperreleraentes (21,122) auf die auf Druck ansprechende Einrichtung (18,28) leiten und in Vorhubs te llung des Hilfsabsperrelementes (42,140) abgesperrt sind, und dass ein Durchgang (60,132) dem Hilfsabsperrelement zugeordnet ist, der die zu der auf Druck ansprechenden Einrichtung (18,28) führenden Kanäle (43ä) in Vorhubsteilung dos Hilfsabsperrelementes (42,140) mit der TTnterstromseite des fc Hauptabsperrelementes (21,122) verbindet, und wobei zur Schaffung eines vollständigen Druckausgleiches für die Öffnungsbewegung auf das Hauptabsperrelement (21,122) abgestimmt ist.
2. Absperrorgan nach Anspruch 1 in Art eines Ventils, in dessen Gehäuse ein Einlass und ein Auslass und eine dazwischen liegende, das Hauptabsperrelement aufnehmende Kammer gebildet sind, wobei diese Kammer teilweise durch eine durch einen Deckel verschlossene Bohrung im Ventilgehäuse gebildet ist, dadurch gekennzeichnet dass

a) das Hauptabsperrelement (21,122) über einen hohlen Schaft

(24) mit einem in der Bohrung (18) laufenden und mit dieser die auf Druck ansprechende Einrichtung bildenden Kolben (20) fest verbunden ist,

b) das Hauptabsperrelement (22,122) eine stirnseitige, mit dem hohlen Schaft (24,124) ausgerichtete öffnung e(38,138) aufweist, mit der das Hilfsabsperrelement (42,140) zusammen-

ι wirkt,

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e) die geraeinsame"Betätigungsstange (43,143) für Hauptabsperrelement (21,122) und das Hilfsabsperrelement (42, - 140) unter Bildung eines Kanals (43a, 143a) mit ringförmigem Querschnitt durch eine mittige Öffnung im Kolben (28) und durch den hohlen Schaft (24,124) geführt ist und am Ende das Hit einem am hohlen Schaft (24,124) gebildeten Anschlag (66,130) als Vorhublmpplung zusammenwirkende Hilfsabsperrelement (42,140) trägt, wobei

d) der zwischen dem hohlen-Schaft (24,124) und der Betätigungsstange (43,143)gebiiaete Kanal (43a, 143a) mittels as Hilfsabsperrelement (42,140) angeordneten Steuerele-..-"-;" mente (42a, 66j 160) bei geschlossenem Ventil über mindestens einen Kanal (62,141) an die Oberstromseite des Haupte"bsperrelejHentes ("21,122) .und in Vorhubsteilung des Hilfsabsperrelementes (42,140) über die Öffnung (33,13ö) im Hsuptabsperrelement (21,122) an dessen Unterstroritseite augeschloßsen ist.
3» Absperrorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptabsperrelement als Ventilteller (22) ausgebildet ist und in -der Zwischenteararoer (17) mittels eines rohrförmigen Schaftes (24,124) in Abstand von dem Kolben (28) gehalten, ist und dass der Kolben (28) umfängliche, auf die Wand der

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Bohrung (18) greifende und die Bohrung (18) von der Zwischenkammer bei geschlossenem Ventilteller (22,122) abdichtende Dichtungen (30) trägt.
4. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsabsperrelement (42) eine betätigende Oberfläche (42a) bei geschlossenem Hilfsabsperrelement (42)

in Abstand von einer dazu passenden Oberfläche (66) auf dem ™ rohrförmigen Schaft (24) aufweist, wobei diese beiden Oberflächen (42a, &6) eine Yorhubkupplung zwischen der Betätigungsstange(43) und dem rohrförmigen Schaft (24) zum Ablassen des auf die auf Druck ansprechende Einrichtung (18,28) einwirkenden Druckes vor öffnen des Hauptabsperrelementes (21) bilden,
5. Absperrorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die am Schaft (24,124) angeordneten Kanäle (62,64) für daB fliesefähige Medium in der mit dem HlTabsperrelement zusaiimenwit&en-

|' den Fläche (66) des rohrförmigen Schaftes (24) in gä^ener Wai« se münden, dass die entsprechende Oberfläche (42a)' ties Hilf aabsperrelementes (42) ein beim Aufeinandertreffen äer beiden Flächen (42a und 66) schliesaendes Absperrventil für die Kanäle (62,64) bildet und das Hilfsabsperrelement (42) Burch- ^: lasse (60) aufweist, die bei vollständig geöffnetem Hilfaibsperrelement (42) die Verbindung zwischen dem zwisöhen dem

^! rohrförmigen Schaft (24) und der Betätigungsstange (43) g»~ ·

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BAD ORIGINAL

bildeten Kanal (43a) ringförmigen Querschnitts- und dem Durchlass (38) in der Stirnfläche des Hauptabsper-relementes (21) darstellen. - / --:"- "...-■_■- ..-■.". : .
6. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch'■ gekennzeichnet, dass die Vorhubkupplung ein hohles, nabenartiges Element -" .-(126) im einen Ende des rohrförmigen Schaftes (124) j, das in -.. einem nach innen ragenden Endflansch (130). endet, und einen ^r auf die Betätigungsstange (143) in- vorher bestimrater lage innerhalb des nabenartigen-Elementes (126)" aufgesetzten Kragen (160) enthält,-der bei geschlossenem"Hilfsabsperrelement-(140) in einem dem gev;ünschten Vorhubmass-entsprechenden Abstand von dem Endflansch (-1,30) liegt.- \—\: -
7. Absperrorgan nach Anspruch 6,- dadurch gekennzeichnit^ dass

sich die Durchlässe (141) des Schaftes (124) durch'das. nabenartige Element (126) erstrecken und das Innere dieses nabenartigen Elementes für das fliessfähige Medium mit der Zwischenkammer (17) verbinden, wobei das nabenartige Element (126) zusätzliche Durchlässe (132) in solcher Anordnung aufv/eist, dass der zwischen dem Schaft (124) und der Betätigungsstange (143) gebildete Kanal ringförmigen Ouerschnitts bei geschlossenem HiIfsabsperrelement (140). über diese Durchlässe (132) mit den Schaftdurchlässen (141) und. bei vollständig

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geöffnetem Ililfsabsperrelement (140) über diese Durchlas do (132) mit dem stirnseitigen Durchlasse (138) des Hauptabsperrelementes bei durch den Kragen (160) blockierten üchaftdurchlässen (141) in Verbindung steht.
8. Absperrorgang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptabsperrelement im benachbarten Bereich neiner Sitzfläche (33) mittels einer Umfangsnut (37) mit örtlicher begrenzter Flexibilität ausgebildet ist, die ausreicht, dass sich die Sitzfläche des Hauptabsperrelementes geringfügigen Verformungen der Sitzfläche (34) im Gehäuse (10) des Absperrorgans unter der Wirkung des von dem in der Leitung geführten Medium auf das Hauptabsperrorgan (21) ausgafcten Schliessdrukkes anpasst.

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: IL e #f sei te

INSPECTED